点扫描质子束治疗机头的蒙特卡罗模拟和验证

目的利用蒙特卡罗程序模拟点扫描质子束治疗机头,建立精准的质子束流蒙特卡罗模拟计算模型。方法利用蒙特卡罗程序FLUKA,结合上海市质子重离子医院治疗机头几何结构,建立点扫描质子束治疗机头的蒙特卡罗模型。通过对不同能量下水中积分深度剂量分布,等中心点处空气中束斑大小的测量和模拟,建立精准的模拟模型。利用该模型模拟质子束扩展布拉格峰,并与对应治疗计划系统(treatment planning system,TPS)计算结果进行比较分析。结果对于射程末端90%积分深度剂量值,各能量下模拟和测量的偏差均不高于0.5 mm。而对于80%至20%末端跌落,各能量质子的模拟和测量的偏差在0.1 mm以内。质子束流束斑大小的模拟与测量结果偏差最大为0.45 mm。对扩展布拉格峰的剂量验证的模拟与TPS计算结果进行对比,γ分析通过率高于90%(2 mm,2%标准)。结论利用蒙特卡罗程序FLUKA可以建立点扫描质子治疗机头模型,该模型满足临床要求,可以精确地模拟点扫描质子束的输运。该模型通过测量验证,可以作为剂量验证工具,评估临床治疗计划,能够减少剂量验证所需的束流时间,从而增加患者治疗数量。